高發芽率的生物質炭育苗材料及其制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高發芽率的生物質炭育苗材料及其制備方法，該方法包括收集有機物料，干燥，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250°C至350°C條件下恒溫炭化3至6小時，過篩，得到生物質炭。本發明充分利用農林有機廢棄物，變廢為寶，制備得到農業生產中應用范圍廣泛的生物質炭，不僅能減少環境污染，而且能為農業育苗提供良好的材料，具有很好的社會效應和經濟效應。
【專利說明】高發芽率的生物質炭育苗材料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種育苗用的材料，具體涉及一種高發芽率的生物質炭育苗材料及其制備方法與應用。
[0002]【背景技術】
育苗基質是現在育苗中一項重要技術，傳統育苗基質以草炭為主，并按一定比例混配珍珠巖、蛭石等無機物，它改變了傳統上用土壤作基質進行育苗的方式。草炭也稱為泥炭，是死亡植物殘體在沼澤環境中轉化、積累形成的有機礦物資源。草炭結構比較穩定，比表面積大，纖維含量豐富，通氣性和透水性好，疏松多孔具有多孔滲水的功能。草炭中含有腐植酸類物質，這種物質屬于半醌結構，既能氧化為醌，又能還原為酚，作為一種生物活性物質，具有較強的抗旱、抗病、抗低溫、抗鹽潰的作用。草炭除了自身能提供營養，還能保護并貯存施入肥料中營養元素，有較強的離子交換能力和鹽分平衡控制能力，是優質的基質原料，草炭的廣泛應用和巨大的市場需求造成了對草炭資源的大規模開發，但草炭資源的不可再生性和其作為重要的濕地類型之一，對草炭的大量開采勢必造成開采地生態環境的破壞和大量耕地不可恢復的損失。此外，隨著開采量的日益增大，草炭產品質量也在逐漸下降[原碩，田永強，曲梅，陳喬，王一然，姚凱騫，高麗紅.檸條與蘑菇渣堆肥復配基質改善黃瓜育苗效果研究[J].中國蔬菜，2012(18): 154-159.]。且材料價格偏高，特別是泥炭為短期內不可再生資源，因此過度依賴傳統基質將嚴重制約我國苗木產業的持續發展。尋找當地資源豐富，價格低廉的替代產品作為育苗基質勢在必行。
[0003]基于以上原因，育苗基質的發展需要，尋求新的原料來源是目前當務之急。我國是農業大國，農林有機廢棄物數量龐大，每年約有40多億噸，造成了較大資源浪費和環境污染，農業廢棄物其中秸桿7億噸，處理率不足25% [潘根興，林振衡，李戀卿，張阿鳳，鄭金偉，張旭輝.試論我國農業和農村有機廢棄物生物質碳產業化[J].中國農業科技導報，2011，13(1): 75—82.]，如:椰子殼、鋸末、花生殼、蘆葦、甘蔗渣等工農業廢棄物。目前，對于工農業廢棄物的炭化或者發 酵后替代草炭生產育苗基質的研究剛剛起步，傳統的農林有機廢棄物處理處置的主要方式是填埋或焚燒，這不僅對環境造成污染，而且也是一種資源浪費[李華，傅慶林，林義成，李凝玉，郭彬，丁能飛，劉琢.農業廢棄物育苗基質對紅葉石楠氮磷徑流流失的影響[J].水土保持學報，2012，26(4): 73-76.]。隨著我國可持續發展意識和對環境生態要求的逐步提高，加之人們環保意識的日益增強，越來越多的人開始關注農林有機廢棄物的資源化利用。因此很有必要在現有技術的基礎上，將農林有機廢棄物加工成基質有機肥或以農林廢棄物為原料的育苗基質。

【發明內容】

[0004]發明目的:本發明的目的是為了解決現有技術問題:充分利用農林有機廢棄物，變廢為寶，提供一種種子出芽率高，能降低生理脅迫，促進幼苗生長，并沒有二次污染的生物質炭育苗材料及其制備方法。
[0005]技術方案:為實現以上目的，本發明采取的技術方案為:一種高發芽率的生物質炭育苗材料，它通過以下方法制備得到:
收集有機物料，干燥，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250° C至650° C條件下恒溫炭化3至6小時，過篩，得到生物質炭。
[0006]作為優選方案，以上所述的高發芽率的生物質炭育苗材料，炭化溫度為250° C，炭化時間為4小時,過篩的粒徑為80目至100篩。
[0007]本發明所述的高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，它包括如下步驟: 收集有機物料，干燥，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250° C至350° C條件下恒溫
炭化3至6小時，過篩，得到生物質炭。
[0008]作為優選方案，以上所述的高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，炭化溫度為250° C，炭化時間為4小時，過篩的粒徑為80目至100目篩。
[0009]本發明所述的高發芽率的生物質炭育苗材料在作為水稻育苗材料中的應用。
[0010]本發明所述的·高發芽率的生物質炭育苗材料在作為玉米育苗材料中的應用。
[0011 ] 生物質炭育苗材料制備工藝優選實驗:
一，炭化溫度的篩選 1.不同溫度育苗基質的制作
收集楊樹枝葉和蘆葦秸桿，并105°c烘干，粉碎，在缺氧的密封罐里，分別在250°C，350° C，450° C，550° C，650° C 分別炭化 4 小時。
[0012]2.種子發芽率的計算
取18只培養皿中，每個培養皿中分別放入1.5g步驟I制備得到的楊樹枝炭或者蘆葦炭，然后取濾紙放在炭的上面，并加水，保持表面濕潤，在每只培養皿中放入100粒水稻種子，將處理好的培養皿放入生化培養箱中，溫度值設定為30°C，每天加水1-2次，保持表面濕潤。
[0013]3.在第10天計算種子的發芽率，并測定丙二醛含量和過氧化氫酶活性。
[0014]發芽率的測定:每只培養皿發芽的種子個數與總數的比例。
[0015]丙二醛含量測定如下:
(I)丙二醛的提取
稱取植物葉片lg，加入少量石英砂和10%三氯乙酸2ml,研磨至勻衆,再加8ml 10%三氯乙酸進一步研磨，勻衆以4000 r/min離心10 min,其上清液為丙二醒提取液。
[0016](2)顯色反應及測定
取3支試管(三個重復)，各加入步驟(I)提取液2 ml，對照管加蒸餾水2ml，然后各管再加入2 ml 0.6%硫代巴比妥酸溶液。搖勻，混合液在沸水浴中反應15min,迅速冷卻后再離心。取上清液分別在532、600和450nm波長下測定吸光度值。
[0017](3)丙二醛含量計算:
由于蔗糖-硫代巴比妥酸反應產物的最大吸收波長為450nm，毫摩爾吸收系數為85.4X 10-3，丙二醛-硫代巴比妥酸反應產物在532 nm的毫摩爾吸收系數分別是
7.4X10-3和155X 10-3。532nm非特異性吸光值可以600nm波長處的吸光值代表。按雙組分分光光度法原理，建立方程組，解此方程組即可求出丙二醛含量。
[0018]4、實驗結果
4.1隨著炭化溫度的提高，生物質炭的產率降低，pH值升高。楊樹枝生物質炭產率在350°C,450°C, 550°C650°C產率比 250°C 降低了 34.5%,48.1%, 58.7%,64.6%，而生物質炭的pH值分別升高了 23.6%，30.7%，31.7%，32.2% ;如圖1所示。
[0019]4.2蘆葦秸桿的生物質炭產率從350°C，450°C，55(TC，65(rC產率比250°C分別降低 7 42.0%，50.5%，57.9%，63.1%，而生物質炭的 pH 值分別升高了 9.8%，17.5%，25.5%，30.1%。由農業廢棄物生產生物質炭，溫度越高，產率越低，而pH值升高，如圖2所示。
[0020]4.3發芽率的結果:
實例結果表明(如圖3所示)，不管是玉米種子還是水稻種子，生物質炭的炭化溫度越高發芽率越低。對于玉米種子，到450°C以上，發芽率比對照還低，對于水稻種子，到250°C以上發芽率就會收到影響，因此本發明嚴格控制生物質炭的炭化溫度，優選的炭化溫度為250°Co
[0021 ] 4.4如圖4和圖5所示，實驗結果表明，隨著炭化溫度的升高，丙二醛含量升高，而過氧化氫酶的活性降低，表明生物質炭作為基質在低溫時育種效果好，促進發芽，并降低丙二醛含量，提高過氧化氫酶的活性，有利于種子的生長，因此本發明優選炭化溫度為250°C。
[0022]二、炭化時間的篩選
本發明在優選出碳化溫度后，對炭化時間進行優選: 1、在收集楊樹枝葉和蘆葦秸桿，并105° C烘干，粉碎，在缺氧的密封罐里，在250° C分別炭化I小時，2小時，3小時，4小時，5小時，6小時，8小時和10小時。
[0023]2.種子發芽率的計算
取18只培養皿中，每個培養皿中分別放入1.5g步驟I制備得到的楊樹枝炭或者蘆葦炭，然后取濾紙放在炭的上面，并加水，保持表面濕潤，在每只培養皿中放入100粒水稻種子，將處理好的培養皿放入生化培養箱中，溫度值設定為30°C，每天加水1-2次，保持表面濕潤。
[0024]3.在第10天計算種子的發芽率，并測定丙二醛含量和過氧化氫酶活性(測定方法同上所述)
4、實驗結果
4.1實驗結果表明，隨著炭化時間延長，生物質炭的產率增高，但到了 4小時以上，增加緩慢，且PH值升高。
[0025]4.2不管是玉米種子還是水稻種子，生物質炭的發芽率隨著炭化時間延長逐漸升高，但是到了 6小時后反而隨炭化時間延長，丙二醛含量升高，而過氧化氫酶的活性降低，發芽率出現降低現象。因此本發明嚴格控制生物質炭的炭化時間，優選的炭化溫度為4小時。
[0026]三、生物質炭的粒徑的篩選
收集楊樹枝葉和蘆葦秸桿，并105° C烘干，粉碎，在缺氧的密封罐里，在250° C炭化4小時，制備得到生物質炭，分別過篩20至200目，得到不同粒徑的生物質炭樣品。
[0027]取18只培養皿中，每個培養皿中分別放入20至200目不同粒徑的楊樹枝炭或者蘆葦炭生物質炭樣品1.5g，然后取濾紙放在炭的上面，并加水，保持表面濕潤，在每只培養皿中放入100粒水稻種子，將處理好的培養皿放入生化培養箱中，溫度值設定為30° C，每天加水1-2次，保持表面濕潤。
[0028]3.在第10天計算種子的發芽率，并測定丙二醛含量和過氧化氫酶活性。[0029]4、實驗結果
實驗結果表明，生物質炭的粒徑為80目至100目時丙二醛含量低和而過氧化氫酶活性強，發芽率最高。因此，本發明優選的生物質炭的粒徑為80目至100目。
[0030]有益效果:本發明提供的生物質炭育苗材料和現有技術相比具有以下優點:
1、本發明通過大量實驗篩選，優選制備生物質炭育苗材料的最佳工藝，實驗結果表明，本發明制備得到的生物質炭，不需添加其它肥料，能有效提高種子出芽率，降低生理脅迫，促進幼苗生長，沒有二次污染，農業使用生產成本低，取得了很好的技術效果。
[0031]2、本發明可充分利用農林有機廢棄物，變廢為寶，制備得到農業生產中應用范圍廣泛的生物質炭，不僅能減少環境污染，而且能為農業育苗提供良好的材料，具有很好的社會效應和經濟效應。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為不同炭化溫度的生物質炭產率的柱狀圖。
[0033]圖2為不同炭化溫度的pH值的柱狀圖。
[0034]圖3為不同炭化溫度下種子發芽率的柱狀圖。
[0035]圖4為不同炭化溫度下丙二醛含量的柱狀圖。
[0036]圖5為不同炭化溫度下過氧化氫酶活性的柱狀圖。
【具體實施方式】
[0037]根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
[0038]實施例1
1、高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，其包括如下步驟:
收集楊樹枝葉，105° C烘干，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250° C條件下恒溫炭化4小時，過篩100目篩，得到生物質炭。
[0039]實施例2
1、高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，其包括如下步驟:
收集蘆葦秸桿，105° C烘干，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250° C條件下恒溫炭化4小時，過篩100目篩，得到生物質炭。
[0040]實施例3
采用本發明實施例1和2制備得到的生物質炭作為培養材料，分別對水稻及其小麥進行育苗，實驗結果表明，水稻和小麥出芽率均在95%以上，且具有很好的抗病能力。
[0041]以上實施方式只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人了解本
【發明內容】
并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種高發芽率的生物質炭育苗材料，其特征在于，它通過以下方法制備得到: 收集有機物料，干燥，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250° C至650° C條件下恒溫炭化3至6小時，過篩，得到生物質炭。
2.根據權利要求1所述的高發芽率的生物質炭育苗材料，其特征在于，炭化溫度為250° C，炭化時間為4小時，過篩的粒徑為80目至100目篩。
3.權利要求1所述的高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟: 收集有機物料，干燥，粉碎，然后在缺氧的密封罐里，在250° C至650° C條件下恒溫炭化3至6小時，過篩，得到生物質炭。
4.根據權利要求3所述的高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，其特征在于，炭化溫度為250° C，炭化時間為4小時，過篩的粒徑為80目至100目篩。
5.根據權利要求3所述的高發芽率的生物質炭育苗材料的制備方法，其特征在于，所述的有機物料為楊樹枝葉或蘆葦稻桿。
6.權利要求1或2所述的高發芽率的生物質炭育苗材料在作為水稻育苗材料中的應用。
7.權利要求1或2所述的高發芽率的生物質炭育苗材料在作為玉米育苗材料中的應用。.
【文檔編號】A01G31/00GK103430818SQ201310345027
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】崔立強, 嚴金龍, 全桂香, 丁成, 陳天明 申請人:鹽城工學院